一种在低温下从氨中产生氢气的新型催化剂

Frontier 8月 31, 2021 1.85w 浏览 0

当前的全球气候危机和我们迅速消退的能源资源使人们开始寻找更清洁的替代品，如氢燃料。与化石燃料不同。氢燃料不会产生有害气体排放，今天生产的大部分氢燃料来自天然气或化石燃料，这最终增加了碳足迹。

氨（NH ₃）是一种碳中性氢化合物，由于其高能量密度和高储氢能力，最近引起了很多关注。可分解放出氮气和氢气。氨可以很容易地液化、储存和运输，并在需要时转化为氢燃料。然而，从氨生产氢气是一个需要非常高能量的缓慢反应。为了加快生产速度，通常使用金属催化剂，这也有助于降低制氢过程中的整体能耗。

最近的研究发现，镍 (Ni) 是一种很有前途的氨分解催化剂。氨吸附在镍催化剂的表面，随后氨中氮和氢之间的键断裂，它们作为单独的气体释放。然而，使用镍催化剂获得良好的氨转化率通常涉及非常高的操作温度。

在最近发表在ACS Catalysis 上的一项研究中，东京理工大学研究团队描述了一种解决镍基催化剂所面临问题的解决方案。他们开发了一种最先进的亚胺钙 (CaNH) 负载的镍催化剂，可以在较低的工作温度下实现良好的氨转化。

研究团队的目标是开发一种高效节能的高活性催化剂。他们将金属酰亚胺添加到催化剂体系中不仅提高了其催化活性，还帮助解开了此类系统难以捉摸的工作机制。

该团队发现，CaNH 的存在导致在催化剂表面形成 NH ^2-空位 (V _NH )。这些活性物质使 Ni/CaNH 在比镍基催化剂发挥功能所需的温度低 100°C 的反应温度下提高了催化性能。研究人员还开发了计算模型并进行了同位素标记，以了解催化剂表面发生的情况。计算提出了一种 Mars-van Krevelen 机制，该机制涉及氨在 CaNH 表面的吸附，其在 NH ^2-空位处的活化，氮气和氢气的形成，以及最终由 Ni 纳米粒子促进的空位再生。获取更多前沿科技研究进展访问：https://byteclicks.com

高活性和耐用的 Ni/CaNH 催化剂可以成功地用于从氨生成氢气。此外，本研究提供的对催化机理的深入了解可用于开发新一代催化剂。

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一种在低温下从氨中产生氢气的新型催化剂

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